Produzione di BIOGAS da - FORSU Risultati operativi P. P. Cella Mazzariol P.F. Pitardi
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Produzione di BIOGAS da FORSU Risultati operativi P. P. Cella Mazzariol P.F. Pitardi 9 Novembre 2022
25 anni di Green technology revolution PMI INNOVATIVA 9 marchi e 12 brevetti 13 tecnologie proprietarie 102 impianti realizzati nel mondo 2½ milioni di ton di rifiuti trattate annualmente 1 M€ investito ogni anno in R&S 5 impianti gestiti/supervisionati 50% dipendenti laureati
La digestione anaerobica Sostanza Digestione Biogas Pretrattamento organica anaerobica CH4 CO2 (Fanghi da depurazione delle acque reflue, reflui DIGESTATO zootecnici, rifiuti domestici, FORSU…)
Scopo e parametri monitorati Scopo del lavoro è esporre i parametri operativi della digestione anaerobica registrati sul campo, confrontando i risultati con quelli disponibili in letteratura in riferimento a: Tipologia di raccolta rifiuto Provenienza geografica Tipo di pretrattamento del rifiuto RESE DI PROCESSO MONITORATE SBP (Nm3 Biogas/ton) Specific biogas potential SMP (Nm3 CH4/tonTVS) Specific methane potential Le condizioni normali fanno riferimento a pressione e temperatura rispettivamente pari a 1 atm e 273 °K. Qualora non espressamente specificato nei paper è stata considerata una percentuale di metano nel biogas pari a 58 %.
Rese di biogas per matrici organiche da Rifiuti Solidi Urbani (RSU)* Frazione organica da: selezione grandi provenienza meccanica RSU utenze domestica SMP, m3CH4/ton VS 160-370 450-490 370-400 Le frazioni organiche selezionate alla fonte sono caratterizzate da una maggiore produzione specifica di metano per tonnellata di solido volatile, dovuta alla migliore selezione del materiale alla fonte. *Tabella tratta con modifiche dal rapporto APAT (Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici) [1].
Caratteristiche della FORSU* SMP (Nm3 SBP (Nm3 biogas Efficienza raccolta Paesi CH4/tonTVS) /ton) differenziata** (%) Belgio 319,00 132,00 65 % Danimarca 509,13 215,69 50 % Germania 528,00 204,83 62 % Irlanda 529,00 255,38 35 % Italia 522,04 213,06 60 % Spagna 221,50 69,51 10 % Regno Unito 402,00 168,66 45 % La variabilità della produzione specifica di biogas e biometano dipendono fortemente dall’area geografica di provenienza del rifiuto. Ad eccezione di Irlanda e Belgio nei paesi dove la raccolta differenziata funziona, la FORSU è un substrato più adatto alla digestione anaerobica. *Tabella tratta con modifiche tratta da Campuzano et al. [2] con modifiche. **L’efficacia della raccolta differenziata del rifiuto solido urbano come da rapporto dell’European Environment Agency (EEA) [3]
Tipologie di pretrattamento lacerazione sacchi rimozione metalli separazione plastiche e inerti: vagliatura a disco vaglio a tamburo rotante vibrovaglio
Effetti del pretrattamento Le prove di digestione anaerobica su insilato di mais mostrano come un pretrattamento che produca una riduzione granulometrica renda il substrato più disponibile all’attacco microbico. Figura tratta da da Lindmark da Lindmark et al. [4].
TERRITORIO E RISORSE - Santhià (VC) – Italia Impianto compostaggio e digestione anaerobica Società Territorio e Risorse S.r.l. Capacità 50.000 t/a 80.000 t/a da 2023 in poi Rifiuto trattato FORSU frazione organica da raccolta differenziata Prodotto finale • Compost di alta qualità per agricoltura: fino a 10.000 t/a • Biogas: fino a 4,500.000 m3/a, da cui si ottiene fino a 2,750.000 m3/a di Biometano da immettere in rete • CSS da plastiche residue: fino a 3.000 t/a Start up Compostaggio: dal 2009 Digestione anaerobica: dal 2020 Digestione anaerobica digestore addizionale : da inizio 2023 Impianto Compostaggio e Digestione anaerobica Bacino servito Fino a 730.000 abitanti Personale 14 Ampliamento Autorizzato nel 2021, attualmente in costruzione, avviamento previsto ad inizio 2023 (capacità dell’impianto 80.000 tpa)
TERRITORIO E RISORSE - Santhià (VC) – Italia Impianto compostaggio e digestione anaerobica Società Territorio e Risorse S.r.l. Capacità 50.000 t/a 80.000 t/a da 2023 in poi Rifiuto trattato frazione organica da raccolta differenziata Prodotto finale • Compost di alta qualità per agricoltura: fino a 10.000 t/a • Biogas: fino a 4,500.000 m3/a, da cui si ottiene fino a 2,750.000 m3/a di Biometano da immettere in rete • CSS da plastiche residue: fino a 3.000 t/a Start up Compostaggio: dal 2009 Digestione anaerobica: dal 2020 Digestione anaerobica digestore addizionale: da inizio 2023 Impianto Compostaggio e Digestione anaerobica Bacino servito Fino a 730.000 abitanti Personale 14 Ampliamento Autorizzato nel 2021, attualmente in costruzione, avviamento previsto ad inizio 2023 (capacità dell’impianto 80.000 tpa)
Il sistema di trattamento FORSU Entsorga COMPOSTAGGIO DIGESTIONE ANAEROBICA COMBUSTIBILE STRUTTURANTE ALTERNATIVO FORSU VERDE SOVVALLO DIGESTATO Pre-trattamento Spremitura Digestione anaerobica Miscelazione Bioessicazione Compostaggio BIOGAS Raffinazione Raffinazione Upgrading Triturazione COMPOST CSS BIOMETANO
La sezione di Digestione anaerobica Il pretrattamento prevede l’apertura L’alimentazione dei digestore con dei sacchi, deferrizzazione, e la pompe e tubazioni evita spremitura della parte organica. sversamenti, manutenzioni e blocchi Il digestore è un Semi Dry Plug Flow Il sistema di upgrading prevede torre con agitatore assiale e riscaldamento ad di lavaggio, carboni attivi e alta efficienza con iniezioni di vapore. membrane
Risultati operativi a un anno dall’avviamento Produzione Produzione Mese CH4 (%) H2S (ppm) biogas Metano (Nm3 biogas / (Nm3 metano / ton ingestato) ton VS) giu-21 60,61 361 88,31 224,32 lug-21 60,39 338 177,53 467,27 ago-21 58,77 342 177,35 447,67 set-21 58,15 348 195,38 495,64 ott-21 58,70 512 211,63 535,94 nov-21 58,68 639 200,95 497,66 dic-21 58,43 538 226,36 546,30 gen-22 57,96 512 208,70 469,49 feb-22 56,59 352 201,48 444,40 mar-22 57,81 440 201,95 487,72 apr-22 58,16 438 209,09 504,24 mag-22 61,80 463 210,18 583,31 MEDIA 58,84 440 200,46 494,30 Le quantità misurate si riferiscono a quantità di biogas umide.
I due fattori determinanti per la resa La particolare efficienza di produzione di biogas dalla digestione anaerobica registrata nell’impianto di Santhià è risultata superiore a quella di molti impianti europei ed anche italiani. Questo è dovuto soprattutto a alcuni fattori determinanti quali il pretrattamento ed la digestione anaerobica semi-dry plug flow. FORSU INGESTATO La FORSU costituisce un buon Il PRETRATTAMENTO produce un substrato per la reazione perché: substrato simile ad una purea, disponibile § possiede nutrienti bilanciati per l’attacco di microorganismi § richiede meno operazioni di responsabili della degradazione della separazione sostanza organica. Le macchine, inoltre, § garantisce più ricavi dovuti alla permettono un recupero molto spinto valorizzazione del biogas, a della sostanza organica 85% rispetto alla parità di rifiuto trattato FORSU alimentata, con un minimo trascinamento di sostanza organica nel sovvallo (circa il 7 %).
Bilancio del carbonio biogenico Individuare le quantità in ingresso e in uscita dal La valutazione di un processo in 1 processo, differenziando questi ultimi come scarti ed End termini di recupero di carbonio of Waste (EoW) biogenico può essere eseguita Stimare la quantità di sostanza organica presente in attraverso un bilancio di materia 2 ciascuna corrente complessivo dell’impianto e del carbonio organico. Occorre: Stimare la quantità di carbonio presente all’interno della 3 sostanza organica in ogni corrente. ( ) % : ( )
Recupero del carbonio biogenico Bilancio di massa del carbonio organico e risultati Corrente Categoria Quantità (ton) C (ton) FORSU Input 1850 168 VERDE Input 863 232,8 Compost EoW 490 141 CSS EoW 248 40,4 Biometano EoW 97 72,2 Risultati Totale input (ton) 2713 400,8 Totale EoW (ton) 835 253,6 OCR (%) 31 63,3 Il recupero del carbonio negli EoW è così ripartito: § Compost: 35 %; § Biometano: 18 %; § CSS: 10 %. Le quantità riportate in tabella sono riferite ad un mese di funzionamento in impianto.
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BIBLIOGRAFIA [1] ‘APAT Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici’. [Online]. Available: www.apat.it [2] R. Campuzano and S. González-Martínez, ‘Characteristics of the organic fraction of municipal solid waste and methane production: A review’, Waste Management, vol. 54. Elsevier Ltd, pp. 3–12, Aug. 01, 2016. doi: 10.1016/j.wasman.2016.05.016. [3] European Environment Agency, Bio-waste in Europe turning challenges into opportunities. [4] J. Lindmark, N. Leksell, A. Schnürer, and E. Thorin, ‘Effects of mechanical pre- treatment on the biogas yield from ley crop silage’, Appl Energy, vol. 97, pp. 498–502, 2012, doi: 10.1016/j.apenergy.2011.12.066.
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